JP3142824B2 - 負イオン供給ユニットおよび負イオン空気発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負イオンを含んだ
空気を発生する負イオン供給ユニットおよび負イオン空
気発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気イオンが人体の健康に大きく影響す
ることは古くから知られている。空気イオンは、地殻の
放射性物質による電離、大気圏からの宇宙線、紫外線、
熱による気体の酸化、雷の放電による電離作用によって
発生し、また、空気中で水滴が分裂するときに付近の空
気が電離されて発生する。このように降水の際や滝の付
近で起こる水滴分裂に伴う帯電現象は、レナード効果あ
るいは滝効果といわれるものであり、空気中に発生した
イオンは、水滴の電荷の如何にかかわらず、負イオンで
ある（気象電気学 畠山 久尚，川野 實著 岩波書店
ｐ２７参照）。空気の電離によって生じる正イオンと
負イオンとの人体の影響に関し、一般に、正イオンは神
経を興奮させ、負イオンは神経を鎮静させるといわれ、
このため、滝、河川、海岸などでは空気中で発生した負
イオンが気分を壮快にするものと考えられている。

【０００３】最近の研究では、負イオンには、除塵埃効
果、除菌効果、脱臭およびガス成分除去効果、調湿効
果、帯電防止効果があり、動植物の成育にも好影響を及
ぼすことがわかり、にわかに負イオンに注目されるよう
になってきた。

【０００４】従来、負イオンを人工的に発生させる方法
としてコロナ放電を利用して正負イオンを発生させ、正
イオンを捕捉して負イオンを取り出す方式の負イオン発
生装置が用いられてきたが、この方式によるときには、
放電用の電力を消費するため、この電力を供給しなけれ
ばならないという問題がある。また、コロナ放電を利用
する方法では、副産物として人体に有害なオゾン、窒素
酸化物が発生するという問題がある。

【０００５】一方、レナード効果によれば、水滴の分裂
のみのため、有害成分の発生がなく、しかもコロナ放電
を利用する場合のような電力を必要とせず、小電力で比
較的多量の負イオンを発生させることが可能である。

【０００６】特開平４−１４１１７９号には、水を分裂
させて微細水滴を発生し、その微細水滴を含む空気中よ
り粒径１μｍ以上の水滴を除去して陰イオンを発生させ
る陰（負）イオンの製造方法とその装置が開示されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法は、要するに水滴の分裂と、水滴の粒径選別との組み
合わせによりレナード効果を実現しようとうものであ
り、メカニズムとして極めて簡単であるが、分裂の技術
的意味や分離の技術的意味に関しては明らかにされてお
らず、水滴の分裂と、水滴の粒径選別との組み合わせの
構想によるときには、負イオン発生量は、専ら分離器で
あるサイクロンセパレータの性能に左右されるため、負
イオン発生量を増大させるには、サイクロンセパレータ
を大型化し、強力なファンを用いて選別能力を増大せざ
るを得ないという問題がある。

【０００８】しかも、より根本的な課題として水から微
細水滴を発生させるだけでは、まさしく滝の飛沫の発生
が滝の高さや岩の形状に左右されることと同じように、
必ずしも水滴が有効に電離されるという保証はないとい
う問題がある。

【０００９】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものである。即ち、本発明は構造が単純で小型
化でき、消費電力を低く抑えることのできる負イオン供
給ユニットおよび負イオン空気発生装置を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の負イオン供給ユニットでは、微小水滴が空
気中に吐出された吐出領域を形成する吐出領域形成手段
と、前記吐出領域内で、前記微小水滴の吐出方向を横切
る方向に空気を導いて前記空気内に負イオンを供給する
空気導入手段と、を具備する。

【００１１】上記負イオン供給ユニットにおいて、前記
吐出領域形成手段は、微小水滴が空気中に吐出された吐
出領域を形成できるものであればよい。

【００１２】例えば、吐出領域形成手段の例としては、
水を平面状に吐出するノズルと、前記ノズルに水を圧送
する水供給系と、から構成されるものが挙げられる。

【００１３】また、吐出領域形成手段の別の例として
は、水を円錐側面状に吐出する円錐吐出ノズルと、前記
円錐吐出ノズルに水を圧送する水供給系から構成される
ものが挙げられる。このとき、前記空気導入手段の例と
しては、前記円錐吐出ノズルの吐出口と対向配置され、
前記円錐吐出ノズルから吐出された水が側面を形成する
円錐の底面に対応する位置に貫通孔を備えた案内板から
構成されるものが挙げられる。吐出口から吐出された水
が放射状に広がる性質を考慮すると、この円錐側面状に
吐出する円錐吐出ノズルが好ましい。

【００１４】更に上記円錐吐出ノズル及び水供給系と組
み合わせる前記空気導入手段の他の例としては、前記円
錐吐出ノズルの吐出口を中心線上に備え、前記円錐吐出
ノズルの吐出側に延設された案内管が挙げられる。

【００１５】また、上記案内管を用いる場合には、共通
の中心線を有し内径の異なる大小二つの管をテーパー部
で結合した結合管であって、前記テーパー部が前記吐出
口から吐出された水滴の吐出方向と直交する方向に傾斜
している結合管を上記案内管として用いることができ
る。

【００１６】上記負イオン供給ユニットにおいて、前記
円錐吐出ノズルは、６０〜１２０°の頂角の円錐側面状
に吐出する円錐吐出ノズルであるのが好ましい。

【００１７】上記負イオン供給ユニットにおいて、前記
円錐吐出ノズルは、１．０〜３．０ｋｇ／ｃｍ² の吐出
圧で吐出する円錐吐出ノズルであることが好ましい。

【００１８】本発明の負イオン供給ユニットを具備した
負イオン空気発生装置は、微小水滴が空気中に吐出され
た吐出領域を形成する吐出領域形成手段と、前記吐出領
域内で、前記微小水滴の吐出方向を横切る方向に空気を
導いて前記空気内に負イオンを供給する空気導入手段
と、前記負イオンが供給された空気から液体成分を分離
する気液分離手段と、を具備する負イオン空気発生装置
であって、前記吐出領域形成手段が、水を円錐側面状に
吐出する円錐吐出ノズルと、前記円錐吐出ノズルに水を
圧送する水供給系であり、前記空気導入手段が、前記円
錐吐出ノズルの吐出口を中心線上に備え、前記円錐吐出
ノズルの吐出側に延設された案内管であることを特徴と
する。

【００１９】この負イオン空気発生装置内に配設される
負イオン供給ユニットは上記説明した負イオン供給ユニ
ットである。従って、上述した吐出領域形成手段や空気
導入手段の例、数値範囲についての説明がそのままこの
装置についても適用できる。また、この負イオン空気発
生装置において、空気供給装置は前記負イオン供給ユニ
ットに空気を供給するものであればよい。例えば、前記
負イオン供給ユニットの空気移動方向上流側に配設さ
れ、前記負イオン供給ユニットに空気の正圧を及ぼすフ
ァンなどが挙げられる。また前記負イオン供給ユニット
の空気移動方向下流側に配設され、前記負イオン供給ユ
ニットに空気の負圧を及ぼすファンなどでもよく、更
に、前記負イオン供給ユニットの空気移動方向上流側及
び下流側にそれぞれ同様のファンを備えていてもよい。

【００２０】上記負イオン空気発生装置において、気液
分離手段は前記負イオン供給ユニットで負イオンが供給
された空気から液体成分を分離できるものであれば特に
限定されない。

【００２１】代表的には、前記負イオン供給ユニットで
負イオンが供給された空気を、容器に張った水の表面上
を通過させ、前記空気中の粗い水滴を結露させる構造の
ものが挙げられる。

【００２２】更に、追加の気液分離手段として、表面積
が大きくなるような形状の充填物を空気の通路に配設
し、この充填物の表面を通過する際に空気中の粗い水滴
を結露させる構造のものを更に具備していてもよい。

【００２３】また、前記負イオン供給ユニットが、空気
移動方向にわたり少なくとも二段に積層されていてもよ
い。この場合、前記負イオン供給ユニットが、隣接する
負イオン供給ユニットとの間で、空気移動方向と直交方
向に前記貫通孔の位置が互い違いになるように配設され
ているのが好ましい。

【００２４】本発明の負イオン空気発生方法では、空気
中に吐出された微小水滴よりなる吐出領域に対し、前記
水の吐出方向を横切る方向に空気を供給して前記微小水
滴と空気とを接触させて前記空気内に負イオンを供給
し、それにより負イオンを含む空気を発生させることを
特徴とする。

【００２５】上記負イオン空気発生方法において、前記
吐出領域が、微小水滴を円錐側面状に吐出した領域であ
るのが好ましい。この場合、前記吐出領域が、６０〜１
２０°の頂角の円錐側面状に吐出した領域であるのが好
ましい。

【００２６】更に、前記吐出領域が、１．０〜３．０ｋ
ｇ／ｃｍ² の吐出圧で吐出された領域であるのが好まし
い。

【００２７】本発明では、微小水滴が空気中に吐出され
た吐出領域を形成させ、この吐出領域内で、前記微小水
滴の吐出方向を横切る方向に空気を導いているので、吐
出ノズルから吐出された微小水滴は必ず供給された空気
と接触する。そのため、吐出された微小水滴と空気との
接触効率が高くなり、小さな面積でも多量の負イオンを
発生することができる。

【００２８】特に、前記吐出領域形成手段として水を円
錐側面状に吐出する円錐吐出ノズルを用いる場合には、
円錐吐出ノズルの吐出口から吐出された水は吐出口を中
心にした円錐型に広がるので、この吐出口を中心にした
円内に空気を通過させることにより吐出された水と空気
との接触効率が高くなり、小面積で多量の負イオンを発
生させることができる。

【００２９】また、前記空気導入手段として前記円錐吐
出ノズルの吐出口と対向配置され、前記円錐吐出ノズル
から吐出された水が側面を形成する円錐の底面に対応す
る位置に貫通孔を備えた案内板を使用する場合には、案
内板の貫通孔により空気が円錐吐出ノズルの吐出口を中
心とする円内に集められる。その結果、吐出された水と
空気との接触効率が高くなる。更に、円錐吐出ノズルか
ら吐出された水のうち勢いのある水滴は前記案内板の貫
通孔の回りの板状部分に衝突するため、ここでも水滴が
微細化され、より微細な水滴が形成される。

【００３０】更に、前記空気導入手段として前記円錐吐
出ノズルの吐出口を中心線上に備え、前記円錐吐出ノズ
ルの吐出側に延設された案内管を使用する場合には、案
内管により空気が円錐吐出ノズルの吐出口を中心線とす
る管内に集められる。その結果、吐出された水と空気と
の接触効率が高くなる。また、円錐吐出ノズルから吐出
された水滴が案内管の内壁に衝突して微細化され、この
微細化された水滴は案内管内を漂う。この微細化された
水滴も案内管を通る空気と接触するので水滴と空気との
接触効率が高くなる。

【００３１】更に、前記空気導入手段として、共通の中
心線を有し内径の異なる大小二つの管をテーパー部で結
合した結合管であって、前記テーパー部が前記吐出口か
ら吐出された水滴の吐出方向と直交する方向に傾斜して
いる結合管を案内管として使用する場合には、前記円錐
吐出ノズルの吐出口から吐出された水は前記テーパー部
と略垂直に衝突するので、この衝突により水滴は更に微
細化され、水滴の密度が向上し、水滴と空気との接触効
率が高くなる。

【００３２】また、前記円錐吐出ノズルの吐出水が形成
する円錐側面のなす頂角を６０〜１２０°にする場合に
は、水滴の微細化や空気との接触条件が最適化されるの
で、水滴と空気との接触効率が高くなる。

【００３３】更に、前記円錐吐出ノズルの吐出水が吐出
される吐出圧を１．０〜３．０ｋｇ／ｃｍ² にする場合
には、水滴の微細化や空気との接触条件が最適化される
ので、水滴と空気との接触効率が高くなる。

【００３４】本発明の負イオン供給ユニットを具備した
負イオン空気発生装置では、上記のような負イオン供給
ユニットを備えているので、スペース効率が高く、小型
でしかも十分な負イオン空気発生能力を備えた負イオン
空気発生装置を提供することができる。なお、この負イ
オン空気発生装置の発揮する作用効果のうち上記負イオ
ン供給ユニットの使用に基づく内容については上記負イ
オン供給ユニットの作用効果と同様である。

【００３５】また、本発明に係る上記負イオン供給ユニ
ットを具備した負イオン空気発生装置において、上記負
イオン供給ユニットを空気移動方向にわたって少なくと
も二段に積層して配設した場合には、負イオン空気発生
装置に吸い込まれた空気が一工程で二度以上にわたって
微細化水滴と接触するので、一単位の空気に供給される
負イオンの量を多くできる。また、空気と接触する水の
量が多くなるので、吸い込まれた空気の洗浄効果が期待
できる。

【００３６】更に、上記負イオン空気発生装置におい
て、前記負イオン供給ユニットが隣接する負イオン供給
ユニットとの間で、空気移動方向と直交方向に前記貫通
孔の位置が互い違いになるように配設した場合には、積
層された負イオン供給ユニットの案内板の貫通孔を空気
が縫って流れるので、流路が複雑化して長くなるので、
水滴と空気とが混合されながら流れるので、より水滴と
空気との接触効率が高くなる。また、空気の洗浄効果も
向上する。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
よって説明する。図１は本発明の実施形態に係る負イオ
ン供給ユニットを具備した負イオン空気発生装置１全体
の概略構成を透視図の形で示した斜視図である。

【００３８】図１に示したように、上記負イオン空気発
生装置１は略直方体形状のハウジング２の上にダクト
６，７が配設された構造となっている。

【００３９】図２は本発明の実施形態に係る負イオン供
給ユニットを具備した負イオン空気発生装置１の垂直断
面図である。図２に示したように、本発明の実施形態に
係る負イオン空気発生装置１は、大きく分けて、上流側
通路３，気液分離部４，下流側通路５から形成されてお
り、これら上流側通路３，気液分離部４，及び下流側通
路５を結合して全体としてアルファベットの「Ｕ」字形
の外観形状を備えている。そして上流側通路３及び下流
側通路５の上側には、それぞれ吸引側ダクト６と吹出側
ダクト７が取り付けられている。

【００４０】吸引側ダクト６は室内や屋外などの、負イ
オン供給前の空気を負イオン空気発生装置１内に送り込
むための吸引口として機能するものであり、この吸引側
ダクト内にはファン８（空気導入手段）が配設されてい
る。

【００４１】なお、このファン８は吸引側ダクト６より
更に空気移動方向上流側に配設されていてもよく、上流
側通路３内に配設されていてもよい。更に、このファン
８は下流側通路５側に空気を吸気する装置として配設さ
れていてもよく、上流側通路３及び下流側通路５の両方
に配設されていてもよい。

【００４２】上流側通路３内には吸気された空気に負イ
オンを供給する負イオン供給ユニット１０が配設されて
いる。この負イオン供給ユニット１０の詳細については
後述する。

【００４３】上流側通路３と下流側通路５とを装置の底
部で繋ぐ気液分離部４（気液分離手段）は皿状の容器に
なっており、この容器の内部に清浄な水、例えば純水を
収容する。図２に示したように、上流側通路３の下部と
下流側通路５の下部とがこの気液分離部４内に収容した
水の表面に対向するようになっている。そのため、負イ
オン供給ユニット１０を通過してきた空気はこの気液分
離部４を通過する際に気液分離部４内に収容した水の表
面に接触し、この水の表面を伝って下流側通路５側に移
動するようになっている。

【００４４】また、この気液分離部４の下部には水移動
用の配管４１が配設されており、この気液分離部４内に
収容された水を負イオン供給ユニット１０へ送るように
なっている。

【００４５】なお、この図２では省略したが、この気液
分離部４には純水製造装置などの既知の水浄化装置が取
り付けられていてもよい。

【００４６】下流側通路５内には気液分離促進用の充填
材９が配設されている。この充填材９は上述の気液分離
部４を通過してきた空気を更に気液分離して、より乾燥
した空気としてこの負イオン空気発生装置の装置外に送
り出すための部材である。

【００４７】この充填材９はフッ素樹脂などの化学的に
不活性な材料で形成された部材であり、同材料をメッシ
ュ状、ハニカム状、コイル状など、中を通過する際の経
路が複雑化でき、表面積が大きくなるような形状に成型
されている。そのため、この充填材９を通過する空気は
複雑な経路を辿る。このときに充填材９の表面と接触す
ることにより空気中の水滴や水蒸気が結露しやすくな
り、この充填材９を通過する際に空気中の水滴が結露す
る。ここで結露した水滴は充填材９の表面を伝ってその
下部に集められ、やがて大きな水滴となって滴り落ち
る。この滴り落ちた水滴は上記気液分離部４内に収容さ
れ、気液分離部４の収容水や負イオン供給ユニット１０
で再使用に供される。

【００４８】次に、本実施形態に係る負イオン供給ユニ
ット１０について説明する。

【００４９】図３は本実施形態に係る負イオン供給ユニ
ット１０の、案内管を省略した垂直断面図であり、図４
は同ユニット１０の平面図である。

【００５０】図４に示したように、この負イオン供給ユ
ニット１０では、複数個の円錐吐出ノズル１３，１３，
…が略水平に配設されており、この円錐吐出ノズル１
３，１３，…の図中上側に案内板１４が配設されてい
る。この案内板１４には複数、例えば一枚の案内板１４
に１２個の貫通孔１５，１５，…が穿孔されている。こ
の貫通孔１５，１５，…は円錐吐出ノズル１３の吐出口
１３ａを頂点とする円錐の底面に対応する位置に配設さ
れ、その上に案内管が延設されている。

【００５１】一方、円錐吐出ノズル１３は分岐導水管１
２の先端に配設されており、この分岐導水管１２は主導
水管１１に支持されている。主導水管１１は図２に示す
ように上流側通路３のハウジングを貫通して負イオン空
気発生装置１外に導出されている。

【００５２】更にこの主導水管１１は負イオン空気発生
装置１外で配水管１６と結合されており、この配水管１
６はポンプ１７を介して上記配管４１と接続されてい
る。

【００５３】また、図２及び図３に示したように、この
負イオン空気発生装置１では、二つの負イオン供給ユニ
ット１０及び２０が上下二段に略水平に積層されてい
る。そしてこれら二つの負イオン供給ユニット１０及び
２０は貫通孔１５，２５が空気移動方向、即ち図中上下
方向に関して互い違いの位置になるように配設されてい
る。

【００５４】次に本実施形態に係る負イオン空気発生装
置１で負イオンを含む空気が作られる原理について説明
する。

【００５５】図５は気液界面での電荷分布の状態を示し
た図である。

【００５６】液体（水）に高エネルギーを与えると、水
（Ｈ₂ Ｏ）は、 Ｈ₂ Ｏ→Ｈ^＋＋ＯＨ⁻ のように電離して図５のように液体内には、電荷の二重
層が形成され、空気に接する液体表面には、配向双極子
が負イオン外側に向けて配列するようになり、液面近く
に負イオンがより多く引き付けられる。ここに何らかの
方法で液体が機械的に小さな水滴に分裂させられると、
その水滴の正味の電荷は負となる。正イオンの方は、大
きな粒子となって液中に残され、あるいは接地を通して
中和される（静電気ハンドブック，Ｐ１０４．静電気学
会編、オーム社参照）。

【００５７】液滴が高エネルギーを得て運動をする間に
限りなく微小化され、水滴表面で双極子が配向する際に
気体（空気）側の界面に存在する酸素（Ｏ₂ ）分子をイ
オン化し、Ｏ₂ ⁻・（Ｈ₂ Ｏ）_n で表示されるマイナス
イオン分子群となる（静電気ハンドブック，Ｐ３１７．
オーム社参照）。

【００５８】このマイナスイオン分子群は、水分子付加
負イオンと呼ばれるものである（気象電気学 Ｐ２７参
照）。

【００５９】このように水に高エネルギーを与えて運動
をさせると、その運動の間に限りなく微小化され、この
微小化された水滴は負の電荷を持つ。この負の電荷を持
つ微小水滴に空気を接触することにより空気中の酸素分
子がイオン化され、水分子付加負イオンという負イオン
を含む空気が得られるのである。

【００６０】従って、水滴を可能な限り微小化して空気
と接触する表面積を大きくすることと、この微小化され
た水滴と空気とを十分に接触することにより負イオン空
気の生成量が向上すると考えられる。

【００６１】次に、この負イオン空気発生装置１を運転
するときの各部の作動状態について説明する。

【００６２】負イオン空気発生装置１を起動するとファ
ン８が回転し、吸引側ダクト６から空気を吸引し始め
る。吸引側ダクト６から吸引された空気はファン８を通
り、上流側通路３内を通って負イオン供給ユニット１
０，２０に到達する。

【００６３】一方、負イオン空気発生装置１の起動と同
時にポンプ１７が回転を開始し、気液分離部４の水を配
管４１を経由して吸い込み、配水管１６、主導水管１
１、及び分岐導水管１２を経て円錐吐出ノズル１３，２
３へと圧送する。

【００６４】圧送された水は円錐吐出ノズル１３，２３
で微小水滴化され、細かい霧状になって吐出口１３ａ，
２３ａから吐出される。図３に示すように、吐出された
微小水滴は「ホロコーン」と呼ばれる円錐の側面を形成
するような状態になり、微小水滴が空気中に吐出された
吐出領域を形成する。

【００６５】そしてこの吐出領域を形成する微小水滴の
うち、いくらかはそのまま空気中に飛散し、それ以外は
案内板１４，２４の貫通孔１５，２５の周縁部分に衝突
して更に細かい微小水滴となって空気中に飛散する。

【００６６】この状態で上記ファン８により吸い込まれ
た空気は図中上から下向きに流れ、負イオン供給ユニッ
ト１０の案内板１４の近傍に達する。このとき、案内板
１４には貫通孔１５，１５，…が設けられており、空気
はこの貫通孔１５，１５，…を通って図中下向きに流れ
るので、空気の流れは図３に示したようになる。

【００６７】空気が貫通孔１５，１５，…を通過して円
錐吐出ノズル１３，１３，…付近まで流下しようとする
とき、上記したような、微小水滴が空気中に吐出された
略円錐側面状の吐出領域が形成されているので、この空
気は必ず吐出領域を通過することになり、高い密度で空
気と微小水滴との接触が行われる。このとき空気中に負
イオンが供給される。また、空気と微小水滴とが接触す
ることにより空気中の塵や埃が水滴に付着したり、酸や
アルカリ、金属イオンなどの水溶性の成分が微小水滴側
に溶け込む。かくしてこれらの塵や埃、不純物などが空
気中から除去される。そのためこの吐出領域を通過する
際に空気が洗浄され、清浄な空気、即ちクリーンエアが
形成される。

【００６８】次に上段側の負イオン供給ユニット１０の
つくる吐出領域を通過した空気は更に下降して下段側の
負イオン供給ユニット２０に到達する。この下段側の負
イオン供給ユニット２０でも上記と同様の負イオンの供
給と水による洗浄が行われる。それと同時に図３に示す
ように、上段側の負イオン供給ユニット１０と下段側の
負イオン供給ユニット２０とでは、案内板１４，２４の
位置が水平方向にずらされており、互い違いになるよう
に配設されている。そのため、上段側の負イオン供給ユ
ニット１０を通過した空気は下段側の負イオン供給ユニ
ット２０を通過するために図３に示したような複雑な経
路を辿る。このとき、空気と水滴とは互いに混合され接
触するので、負イオンの供給と水による洗浄がより効果
的に行われる。そのため、小さいスペースで効率よく負
イオンの供給と水による洗浄が行われる。

【００６９】次に上記二つの負イオン供給ユニット１
０，２０を通過して負イオンの供給と水による洗浄が施
された空気は更に上流側通路３内を下降し、気液分離部
４に到達する。

【００７０】上記負イオン供給ユニット１０，２０を通
過した空気は多量の水蒸気や水滴を含んでおり、いわゆ
る湿った空気である。この湿った空気が気液分離部４ま
で流下してくると、まずこの湿った空気は気液分離部４
に収容された水の表面に衝突する。このとき湿った空気
に含まれる水滴が気液分離部４に収容された水の表面の
水分子と衝突するため、前記水滴と水面の水分子とが引
き合う。そのため、前記湿った空気中の水滴の大半はこ
の気液分離部４を通過する際に収容された水の表面で吸
着され、空気中から水面側へ移動して空気中から除去さ
れる。その結果、この気液分離部４を通過した後は通過
する前に比べて含有する水滴の割合が低下した空気とな
って更に負イオン空気発生装置１内を空気移動方向下流
側へ移動する。

【００７１】気液分離部４を通過した空気は、次に下流
側通路５に沿って図中上方に移動する。この上方に移動
する際に下流側通路５内に配設された充填材９を通過す
る。この充填材９は表面積が大きくなるような形状に成
型されており、空気がこの充填材９の更に上方に到達す
るためには充填材９表面の凹凸に沿って移動しなければ
ならない。そのため、複雑な経路を辿る。この複雑な経
路を辿る際に空気中の水滴は充填材９表面の凹凸に何度
となく衝突する。その衝突の際に空気中の水滴が充填材
９表面で結露して充填材９表面を濡らす。

【００７２】このようにして充填材９を通過する際にも
空気中から水滴が除去されるため、この充填材９を通過
することにより空気の気液分離が促進され、更に水滴が
除去された空気となって充填材９の上側に到達する。

【００７３】一方、充填材９表面で結露した水滴は重力
により充填材９表面を下向きに移動し、やがて大きな水
滴を形成して滴り落ちる。充填材９の下方には気液分離
部４が配設されているので滴り落ちた水滴はこの気液分
離部４に収容された水と一緒にされて再使用に供され
る。

【００７４】充填材９の上側に到達した空気は更に下流
側通路５内を図中上方に移動し、ダクト７を経由して更
に空気移動方向下流側に配設されたクリーンルームや各
種の負イオン空気や清浄空気を必要とする装置に供給さ
れる。

【００７５】なお、本発明では気液分離部４が必須であ
るのに対し、上記充填材９は本発明では任意の部材であ
り、省略することも可能である。

【００７６】このように、本実施形態に係る負イオン空
気発生装置１では、円錐吐出ノズル１３，２３とこれら
に対向する位置に貫通孔１５，２５を備えた案内板１
４，２４を備えた負イオン供給ユニット１０，２０を使
用し、微細水滴を円錐側面状に吐出させた吐出領域を形
成し、この吐出領域に空気が通るようにしているので、
吐出された水滴と空気との接触を効率よく行うことがで
き、多量の負イオンを含んだ空気を短時間に発生させる
ことができる。そのためスペース効率が向上し、小さな
スペースで十分な負イオン空気発生能力を備えた負イオ
ン空気発生装置を提供することができる。

【００７７】また、モーターによる駆動を必要とする部
分はファン８とポンプ１７程度であり、空気に遠心力を
作用させたり、コロナ放電のように電力を供給する必要
がないので消費電力を低く抑えることができる。

【００７８】更に、モーターで駆動する部分が少なく、
装置の構造を単純にすることができるため、故障が少な
く、保守管理も容易に行うことができる。更に装置が小
型で構造が簡単であるため製造コストを安価に抑えるこ
とができる。

【００７９】なお、本発明の範囲は上記実施形態の範囲
に限定されるものではない。

【００８０】例えば、上記実施形態では負イオン供給ユ
ニット１０として案内板１４と円錐吐出ノズル１３とを
組み合わせたものを用いたが、図６に示したような、中
空円筒型の案内管３０を用いて、この案内管３０の中心
線上に円錐吐出ノズル１３を配設したものを使用するこ
とも可能である。

【００８１】この場合、円錐吐出ノズル１３から吐出さ
れた水滴のうち勢いのあるものは案内管３０の内壁３１
に衝突して更に微細化された水滴になるが、この衝突に
より生じた水滴も案内管３０の内部に飛散しているた
め、この案内管３０内に空気を通過させることにより、
空気と接触する水滴の量を多くすることができる。その
ため、水滴と空気との接触効率の点では上記実施形態の
案内板１４を用いるものよりも効率が高い。

【００８２】従って、負イオン供給ユニットに求める事
項として小型化の点よりも水滴と空気との接触効率、ひ
いては負イオンを生成する能力を重視する場合には、案
内板よりも案内管を用いるのが好ましい。

【００８３】更に、上記実施形態では、案内板１４の下
側に円錐吐出ノズル１３を配設して空気の移動方向と逆
方向に水を吐出する構成を採用したが、反対に案内板１
４の上側に円錐吐出ノズルを配設して空気の移動方向と
順方向に水を吐出するようにしてもよい。その場合にも
案内板１４の下側に円錐吐出ノズルを配設した場合と同
等の負イオン発生能力を得ることができる。

【００８４】同様に案内管を用いる場合にも、空気の移
動方向に対して逆方向に水を吐出してもよく、順方向に
吐出してもよい。

【００８５】また、案内管と円錐吐出ノズルとを組み合
わせた負イオン供給ユニットを用いる場合には、前記案
内管として、共通の中心線を有し内径の異なる大小二つ
の管をテーパー部で結合した結合管であり、前記テーパ
ー部が前記吐出口から吐出された水滴の吐出方向と直交
する方向に傾斜している結合管を用いるのが更に好まし
い。

【００８６】図７は、このテーパー部で内径の異なる大
小二つの管を結合した結合管の垂直断面図である。

【００８７】この結合管では内径の太い管３３と内径の
細い管３２とがテーパー部３４で結合されており、この
テーパー部より太い管３３側に若干ずれた位置に円錐吐
出ノズル１３を取り付けるようになっている。そして、
この円錐吐出ノズル１３の吐出口１３ａから水を吐出し
たときに吐出口１３ａから水滴が吐出される方向と略直
交する角度に前記テーパー部３４がなるように作られて
いる。その結果、吐出口１３ａから吐出された水滴のう
ち結合管の内壁に到達するものは前記テーパー部と略垂
直に衝突するため、この衝突により更に微小水滴化され
る。

【００８８】実施例 以下、本発明に従う負イオン空気発生装置を用いて負イ
オン空気を発生させる実験を行った。

【００８９】実験１では図２及び図３に示すような案内
板と円錐吐出ノズルとを用い、実験２では図６に示すよ
うな案内管と円錐吐出ノズルとを用いた。

【００９０】実験条件と測定結果を以下に示す。

【００９１】 実験１ 実験条件 ノズル：広角円錐吐出型（ホロコーン） 衝突先形状：平板 噴射圧力 ：２ｋｇ／ｃｍ² 噴射方向 逆 逆 逆 孔直径 （ｍｍ） ６０ ６０ ６０ 板−ノズル間距離(mm) ３０ ３０ ３０ 風速 （m/sec ） １．１ １．１ １．１ 供給風量（ｍ³ /min) １．２３ １．２３ １．２３ 孔面風速(m/sec) ７．２５ ７．２５ ７．２５ 噴射有無 無し 有り 有り イオン量（個/cc) −１００ −３５０００ −３５０００ 供給水質 無し 純水 超純水 実験２ 実験条件 ノズル：広角円錐吐出型（ホロコーン） 衝突先形状：パイプ 噴射圧力 ：２ｋｇ／ｃｍ² 噴射方向 逆 逆 逆 管直径 （ｍｍ） ６０ ６０ ６０ 管全長 (mm) １３３ １３３ １３３ 風速 （m/sec ） １．３ １．１ １．１ 供給風量（ｍ³ /min) １．４５ １．２３ １．２３ 管面風速(m/sec) ８．５６ ７．２５ ７．２５ 噴射有無 無し 有り 有り イオン量（個/cc) −５０ −５００００ −９００００ 供給水質 無し 純水 超純水 なお、上記実験においてイオン量の測定はイオン計測装
置としてイオンテスター 型式ＫＳＴ−９００（神戸電
波株式会社製）を使用して行った。

【００９２】上記測定結果から明らかなように、ノズル
から水を噴射した場合には水を噴射しない場合に比べて
負イオン生成量が顕著に増大した。

【００９３】また、案内板を用いた実験１に比べて案内
管を用いた実験２では、より多くの負イオンが生成され
た。

【００９４】更に、実験１ではノズルから吐出させる水
として純水を用いた場合と超純水を用いた場合とで有意
差は認められなかった。一方、実験２ではノズルから吐
出させる水として純水を用いた場合と超純水を用いた場
合とで明らかな差が認められ、超純水を用いた場合には
純水を用いた場合の１．８倍のイオンが生成された。

【００９５】

【発明の効果】請求項１及び請求項２に記載した発明に
よれば、微小水滴が空気中に吐出された吐出領域を形成
させ、この吐出領域内で、前記微小水滴の吐出方向を横
切る方向に空気を導いているので、吐出ノズルから吐出
された微小水滴は必ず供給された空気と接触する。その
ため、吐出された微小水滴と空気との接触効率が高くな
り、小さな面積でも多量の負イオンを発生することがで
きる。

【００９６】

【００９７】また、前記空気導入手段として前記円錐吐
出ノズルの吐出口と対向配置され、前記円錐吐出ノズル
から吐出された水が側面を形成する円錐の底面に対応す
る位置に貫通孔を備えた案内板を使用する場合には、案
内板の貫通孔により空気が円錐吐出ノズルの吐出口を中
心とする円内に集められる。その結果、吐出された水と
空気との接触効率が高くなる。更に、円錐吐出ノズルか
ら吐出された水のうち勢いのある水滴は前記案内板の貫
通孔の回りの板状部分に衝突するため、ここでも水滴が
微細化され、より微細な水滴が形成される。

【００９８】上記発明において、前記空気導入手段とし
て前記円錐吐出ノズルの吐出口を中心線上に備え、前記
円錐吐出ノズルの吐出側に延設された案内管を使用する
場合には、案内管により空気が円錐吐出ノズルの吐出口
を中心線とする管内に集められる。その結果、吐出され
た水と空気との接触効率が高くなる。また、円錐吐出ノ
ズルから吐出された水滴が案内管の内壁に衝突して微細
化され、この微細化された水滴は案内管内を漂う。この
微細化された水滴も案内管を通る空気と接触するので水
滴と空気との接触効率が高くなる。

【００９９】また、上記発明において、前記空気導入手
段として、共通の中心線を有し内径の異なる大小二つの
管をテーパー部で結合した結合管であって、前記テーパ
ー部が前記吐出口から吐出された水滴の吐出方向と直交
する方向に傾斜している結合管を案内管として使用する
場合には、前記円錐吐出ノズルの吐出口から吐出された
水は前記テーパー部と略垂直に衝突するので、この衝突
により水滴は更に微細化され、水滴の密度が向上し、水
滴と空気との接触効率が高くなる。

【０１００】更に、前記円錐吐出ノズルの吐出水が形成
する円錐側面のなす頂角を６０〜１２０°にする場合に
は、水滴の微細化や空気との接触条件が最適化されるの
で、水滴と空気との接触効率が高くなる。

【０１０１】また、前記円錐吐出ノズルの吐出水が吐出
される吐出圧を１．０〜３．０ｋｇ／ｃｍ² にする場合
には、水滴の微細化や空気との接触条件が最適化される
ので、水滴と空気との接触効率が高くなる。

【０１０２】上記負イオン空気発生装置では、上記のよ
うな負イオン供給ユニットを備えているので、スペース
効率が高く、小型でしかも十分な負イオン空気発生能力
を備えた負イオン空気発生装置を提供することができ
る。

【０１０３】なお、上記発明のように、前記負イオン空
気発生装置の発揮する作用効果のうち上記負イオン供給
ユニットの使用に基づく内容については上記負イオン供
給ユニットの作用効果と同様である。

【０１０４】上記負イオン空気発生装置において、上記
負イオン供給ユニットを空気移動方向にわたって少なく
とも二段に積層して配設した場合には、負イオン空気発
生装置に吸い込まれた空気が一工程で二度以上にわたっ
て微細化水滴と接触するので、一単位の空気に供給され
る負イオンの量を多くできる。また、空気と接触する水
の量が多くなるので、吸い込まれた空気の洗浄効果が期
待できる。

【０１０５】上記負イオン空気発生装置において、前記
負イオン供給ユニットが隣接する負イオン供給ユニット
との間で、空気移動方向と直交方向に前記貫通孔の位置
が互い違いになるように配設した場合には、積層された
負イオン供給ユニットの案内板の貫通孔を空気が縫って
流れ、流路が複雑化して長くなり、水滴と空気が混合さ
れながら流れるので、より水滴と空気との接触効率が高
くなる。また、空気の洗浄効果も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る負イオン空気発生装置
の全体概略構成を透視図の形で示した斜視図である。

【図２】本発明の実施形態に係る負イオン空気発生装置
の垂直断面図である。

【図３】本発明の本実施形態に係る負イオン供給ユニッ
トの垂直断面図である。

【図４】本発明の本実施形態に係る負イオン供給ユニッ
トの平面図である。

【図５】気液界面での電荷分布の状態を示した図であ
る。

【図６】本発明の一の変形例に係る案内管の垂直断面図
である。

【図７】本発明の他のの変形例に係る案内管の垂直断面
図である。

【符号の説明】 １４ 案内板 １５ 貫通孔 ３０ 案内管 １３ 円錐吐出ノズル ８ ファン １０，２０ 負イオン供給ユニット １７ ポンプ ４ 気液分離部 ９ 充填材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 6/14 A61L 9/22 B01D 47/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微小水滴が空気中に吐出された吐出領域
   を形成する吐出領域形成手段と、 前記吐出領域内で、前記微小水滴の吐出方向を横切る方
   向に空気を導いて前記空気内に負イオンを供給する空気
   導入手段と、 を具備する負イオン供給ユニットであって、 前記吐出領域形成手段が、水を円錐側面状に吐出する円
   錐吐出ノズルと、前記円錐吐出ノズルに水を圧送する水
   供給系であり、 前記空気導入手段が、前記円錐吐出ノズルの吐出口を中
   心線上に備え、前記円錐吐出ノズルの吐出側に延設され
   た案内管であることを特徴とする負イオン供給ユニッ
   ト。
2. 【請求項２】 微小水滴が空気中に吐出された吐出領域
   を形成する吐出領域形成手段と、 前記吐出領域内で、前記微小水滴の吐出方向を横切る方
   向に空気を導いて前記空気内に負イオンを供給する空気
   導入手段と、前記負 イオンが供給された空気から液体成分を分離する
   気液分離手段と、 を具備する負イオン空気発生装置であって、 前記吐出領域形成手段が、水を円錐側面状に吐出する円
   錐吐出ノズルと、前記円錐吐出ノズルに水を圧送する水
   供給系であり、 前記空気導入手段が、前記円錐吐出ノズルの吐出口を中
   心線上に備え、前記円錐吐出ノズルの吐出側に延設され
   た案内管であることを特徴とする負イオン空気発生装
   置。